李洪刚

（云南电网有限责任公司曲靖供电局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

在信息化建设的进程中，数据中心具有重要的作用，承载着信息处理和数据交流的功能。在近些年的发展过程中，计算机技术和网络技术等高速发展，促使大型数据中心逐步投入正常的使用。大型数据中心的使用效果显著，具有高速的数据处理能力，安全性良好，集运算、存储以及数据处理为一体，已经成为我国战略发展中的重点发展目标。供配电系统是大型数据中心安全运行的前提与保证，也是影响大型数据中心发挥功能的重要条件。因此，研究大型数据中心的供配电对我国信息化社会的发展具有积极意义。

1 大型数据中心供配电系统设计的总体原则分析

随着我国信息化程度的不断提高，大型数据中心的数量越来越多，在现代生活中起到的作用越来越大。从某种意义上来说，大型数据中心的数据处理速度关系到整个社会工作的运转效率，因此是现代化社会建设过程中需要重点关注的内容。整体上来说，大型数据中心供配电的设计与运行应当严格按照国家规定和行业标准，以保证良好的工作效率。对于一些新兴技术，可以参考国外的先进设计，但应当从数据中心的整体特点入手，考虑该数据中心的用电负荷密度、稳定性要求等内容，有针对性地开展一些技术性措施。除此之外，数据中心供配电设计还应当满足当地建设条件的要求，因地制宜地进行建设与发展，为地方发展提供助力。大型数据中心的建设应当按照分级或分区的原则有规划性地进行设计与建设，在同一区域内要从总体布局出发，在尽量保证各类用电器正常工作的前提下节约电能，并减少故障现象的发生。总体来看，大型数据中心的用电负荷密度较高，而且用电总量相对较大，所以应当将有效且先进的节能措施应用在设计中，尽可能地降低供配电系统的损耗，实现节能环保的目的[1-2]。

2 大型数据中心用电负荷分析

2.1 UPS负荷（输出）统计分析

大型数据中心中负荷设备的数量一般都是固定的，但可以进行可靠的计量。在一些复杂的大型数据中心，如果负荷设备数量不明确，需要依照平均负荷进行统计与计量。如果具体的负荷设备不明确，可以按照设备机柜平均负荷进行统计分析。一些特殊的情况下，设备机柜的数量可以按照机房面积的平均负荷进行统计分析。在了解负荷设备功率因素时，需要特别注意三相负荷平衡的情况。在大型数据中心中存在数量较多、容量超大的单相负荷设备时，需要根据实际情况进行单独统计。

2.2 变配电系统负荷统计分析

变配电系统的组成较为复杂，构成内容数量较多，因此在统计过程中需要注意相关的细节问题。在具体的统计计算中，UPS（输入）是充电负荷与供电负荷的总和，机房的空调系统负荷为n台主用空调机组额定负荷容量和负荷率的乘积。在照明统计方面，需要按照实际的使用情况进行统计与分析。另外，在数据中心的运营过程中，消防所用负荷和各类维护设备日常所用负荷需要另行统计与分析。

3 供电电源的选择

3.1 市电的选择

目前，市电电源最常采用10 kV供电电压。从总体上来说，这种供电方式的供电容量非常有限，如果某些大型数据中心需要更大的供电容量，那么可以选择使用110 kV或者35 kV的供电电压进行供电。如果在建设数据中心的初期已经预料到需要使用较大的电量，在建设初期就可以选择35 kV以上的电压，从而为数据中心的运行提供足量的电容量。如果在规划设计中采用35 kV的供电电压进行供电，那么在变电方式应当结合具体情况进行选择。如果建筑面积偏小，设备数量也不多，那么可以选用直降的方式；如果数据中心的占地面积较大，且设备数量相对较多，那么可以选用二级降压的方式[3-4]。

3.2 市电电源引入的具体要求

市电电源的引入与选择需要从实际的使用情况入手，结合现状进行有目的性的选择，目的是满足数据中心对供电可靠性的要求。如果该数据中心对供电可靠性的要求较高，可以分开铺设，使用两个相互独立的电网变电所进行分流，并且在专用输出的回路上引入一路市电电源，随后将其引入数据中心内部。设计过程中应当保证其供电容量能够符合一、二级线路负荷的要求，还应当包含UPS、机房照明以及建筑设备等内容。此外，应当保证两路市电电源的供电容量为全冗余，并保证供电能够正常进行。对于某些对可靠性要求并不是很高的数据中心来说，应当引入两路市电电源以备不时之需，且这两路市电电源应当保持供电容量的扩展关系或者冗余关系。

3.3 应急自配电源的选择

在数据中心的运营中，为了避免突然停电对数据存储造成影响，应根据数据中心的实际用电情况配置应急电源，通常以柴油发电机为主要内容。对于一些存储大量机密信息的数据中心来说，一般要选用可靠性较高、重量轻以及品质好的大功率燃汽轮机发电机组作为应急电源，从而为数据中心提供有效且可靠的电量支持。随着数据中心建设的发展与进步，应急电源已经成为大型数据中心不可或缺的一项重要设备。就目前的发展情况来看，大多数的数据中心已经配备了一定数量的应急电源，为数据中心正常工作的开展提供了强有力的支持。

4 大型数据中心供配电系统设计内容分析

4.1 总体设计原则

采用就近原则，UPS和变配电所的设置应当与机房的位置相近。但使，设计中应当考虑到未来的发展情况，除了需要在线路规划和物品归置方面留有一定的空间外，还应该为未来发展的一些构想与设计留出充足的空间。同时，应当满足安装和线路敷设的要求，耐火等级、净高度、抗震等级以及楼面荷载等情况均应当符合行业要求。

4.2 变配电所的布置

如果数据中心为单一的建筑，那么附设式的变配电所是最优的选择。在位置规划中，附设式一般在楼层的一楼和二楼。如果根据实际需要将附设式变配电所设置在地下，需注意不宜将其设置在最底层。在单一的建筑物内，如果供电容量和供电范围较大，则应当按照区域进行变配电所的设置。如果建筑物的数量较多，数据中心的占地面积较大，那么可以选用独立式的变配电所。单一建筑和多幢建筑的供配电系统设计示意分别如图1和图2所示。

图1 单一建筑供配电系统设计示意图

图2 多幢建筑供配电系统设计示意图

4.3 发电机房的布置

发电机房的设置应当以数据中心的规模为主要依据。它的设置要求与变配电所基本一致，也分为附设式和独立式两种类型。但是，在设计过程中，发电机房往往会产生大量的热量，因此发电机房的设置应当保证其出风口通风顺畅，避免出现消防事故。工作人员应当从数据中心的总体设计构思入手，结合发电机房的总体特点对其进行综合性设计，在满足消防安全的需求下，保证数据中心能够正常运转。

5 大型数据中心的变配电系统设计

5.1 高压配电系统

高压配电系统是大型数据中心的重要内容，也是保证数据中心正常运转的关键所在。从目前行业内的运行情况来看，高压配电系统应当采用单母线分段方式进行相互独立的设计。如果采用的是两路市电电源冗余设计，那么根据要求两条母线之间可以不设计相关的联络内容。如果在总体设计中采用放射式的配电系统设计，那么两路配电设备应当分开设置。总体上来说，高压配电系统具有一定的危险性，在母线和单线设置过程中要注意消防方面的要求，避免因高压系统的设置而产生重大安全事故。

5.2 低压配电系统

低压配电系统的设计与高压配电系统的设计存在一定的相似之处。一般而言，低压配电系统采用单母线分离的方式进行独立设计，而且母线与母线之间也要保持良好的联络关系。一些精密型大型数据中心容不得一点差错，两路市电电源必须与应急电源结合，并且实现自动切换功能。当一路市电电源发生故障时，另外一路市电电源可以立刻与应急电源结合，避免相关数据资料的损失，保证数据中心的正常运转。对于一般的数据中心来说，低压配电系统要求数据中心的两路市电电源分别与自备应急电源相互自由切换，线路中的UPS、照明电源以及机房空调的设计也应当具备与应急电源相互切换的功能。从目前的数据中心设计来看，数据中心的任何组成内容均能够对其正常工作产生较大的影响，甚至会引发一定的安全事故，所以需要充分考虑每一条线路的设计。在低压配电系统的设计过程中，可以使用PC级的自动转换开关进行设计。但是，在线路设计中，双回路配电的两条线路应当分开敷设，而且应当充分考虑消防方面的具体要求，避免安全事故的发生。

5.3 机房空调配电系统设计

在大型数据中心中，机房空调必不可少。一般而言，机房空调设备应当配置有专门的配电柜。在机房空调的配电系统设计中也应当引入两条电源，并且具备自由切换功能。机房空调对于整个数据中心的正常运转具有重要作用。通常来说，在一个设备机房中应当配备两台以上的空调配电柜，以保持温度在合理的范围内，从而保证数据中心的安全。此外，机房空调配电系统的设计应当遵循数据中心的总体设计要求，本着经济性、可靠性以及科学性原则，使得系统设计更加具有实用性特点，从而为数据中心的正常运转提供良好的支持。

6 结 论

综上所述，随着我国信息化建设进程的不断加快，大型数据中心作为重要的建设内容发挥着越来越重要的作用。在大型数据中心的运转与工作过程中，供配电系统是非常重要的基础性设施。因此，它的设计应当全面纳入数据中心建设的统筹规划中。在供配电系统的设计过程中，一定要注重实用性、经济性、标准性以及可靠性等原则，从而保证大型数据中心的供电具有可靠、稳定且安全的特征。通过对大型数据中心供配电系统相关内容的研究与分析以及对其关键内容的探讨，希望能为该领域的发展提供参考。